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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrastmittelgestützten Perfusionsmessung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 8. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung
zur Durchführung eines
Verfahrens zur kontrastmittelgestützten Perfusionsmessung nach
dem Patentanspruch 12.
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Es
ist bekannt, mittels Ultraschall ein Schnittbild eines Objektes
(beispielsweise biologisches Gewebe, Teilbereiche des menschlichen
Körpers)
zu generieren. Hierbei ist der in dem Schnittbild dargestellte Objektbereich üblicherweise
ein zweidimensionaler Schnitt des eigentlich dreidimensionalen Objektes.
Dabei kann es der Fall sein, dass die flächenhafte Objektausdehnung
in der Schnittebene größer ist
als der im Schnittbild dargestellte Teilbereich des Objektes. Als „beobachteter
Objektbereich” wird
im Folgenden genau der Ausschnitt bzw. Teilbereich eines dreidimensionalen
Objektes bezeichnet, der im zweidimensionalen Schnittbild (wenn
auch nur teilweise) darstellt wird. Die entsprechend entstehenden zeitlich
aufeinander folgenden Ultraschallbilder (Schnittbilder) dieses beobachteten
Objektbereichs werden in der Fachsprache als „Frames" bezeichnet.
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Ein
beobachteter Objektbereich besteht seinerseits im Ultraschallbild
aus mehreren Bildpunkten. Der Begriff „Bildpunkt" ist hier allerdings nicht in der Weise
zu verstehen, dass ein im mathematischen Sinne punktförmiger,
das heißt
ausdehnungsloser Objektbereichbereich im Bildpunkt abgebildet wird. Wegen
der begrenzten räumlichen
Auflösung
des Abbildungsverfahrens repräsentieren
Bildpunkte stets kleine Volumenbereiche des Objektes, die auch als „Auflösungszellen" bezeichnet werden.
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Zur
Beurteilung von Zustand und Funktion von biologischem Gewebe in
Organen, Gehirn, Muskeln und anderen Bereichen des menschlichen
Körpers
ist die Durchblutung (Perfusion) des Gewebes in den das Gewebe durchdringenden
Gefäßen, und zwar
nicht nur in den größeren und
mittleren Gefäßen sondern
auch in den kleinsten Gefäßen des
Mikrozirkulationssystems, von großer Bedeutung. Bei der Anwendung
von diagnostischem Ultraschall zur Perfusionsdiagnostik werden dabei
neben konventionellen Doppler-Messungen zunehmend auch Ultraschallkontrastmittel
eingesetzt, um die Perfusion abzubilden. Kontrastmittel im Blut
erzeugen nicht nur ein viel stärkeres
Ultraschall-Echo als die roten und weißen Blutkörperchen, das Echo enthält aufgrund nichtlinearer
Effekte Frequenzen, die in den Sendesignalen des Ultraschallgerätes nicht
enthalten sind. Außerdem
haben die Kontrastmittel nur eine begrenzte "Lebensdauer" (im Mittel etwa 10 bis 20 Minuten),
wobei diese Lebensdauer durch Einwirkung von Ultraschall zusätzlich verkürzt werden
kann. Diese Merkmale gestatten es, das Kontrastmittel von den Bestandteilen
der Gewebestruktur und dem Blut zu unterscheiden und dieses sehr
empfindlich auch in kleinsten Gefä ßen zu detektieren. Bei den
Ultraschall-Kontrastmitteln handelt es sich beispielsweise um gasgefüllte, hüllenstabilisierte
Mikrobläschen
mit Durchmessern von einigen Mikrometern. Sie werden in den Blutkreislauf
eingebracht und können
mit Ultraschall ortsaufgelöst
detektiert sowie in Ultraschall-Bildern dargestellt werden, wobei
häufig
die übliche
zweidimensionale Schnittbildgebung der Echosonographie zur Anwendung
kommt. Die Konzentration des Kontrastmittels in einem mit Ultraschall
beobachteten Objektbereich beeinflusst das Ultraschall-Empfangssignal.
So kann z.B. in einem Ultraschallbild die Helligkeit eines Bildpunktes
abhängig
von der aktuellen Kontrastmittel-Konzentration sein. Diese Konzentration
kann ihrerseits mit der Zeit dadurch variieren, dass das Kontrastmittel
erstmalig den die Auflösungszelle
repräsentierenden Bildpunkt
erreicht oder die Konzentration des Kontrastmittels aufgrund äußerer Einwirkungen
(beispielsweise durch Ultraschall) verändert wird. Intensität und Zeitverlauf
solcher Vorgänge
sind dabei von großem
Interesse bei der funktionellen Beurteilung des beobachteten Objektbereiches.
Die diagnostisch interessierende und in den Bildern darzustellende
Information besteht für
jeden Bildpunkt also nicht allein aus einem Perfusionszustand, sondern
aus einer Perfusionsdynamik, wobei der jeweilige Zeitverlauf charakteristischen
Zeitfunktionen entspricht, die sich durch quantitative mathematische
Parameter beschreiben lassen. Dementsprechend wird üblicherweise
die Perfusionsdynamik eines beobachteten Objektbereichs mit Hilfe
mehrerer zeitlich aufeinander folgender Schnittbilder (im Folgenden
als Schnittbild-Serie bezeichnet) aufgenommen.
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Um
derartige Schnittbild-Serien zu generieren, werden insbesondere
die nachfolgend erläuterten
Verfahren der „Wiederanreicherungsmethode" und der „Verarmungsmethode" angewandt. Die Generierung
von Schnittbildserien nach der Wiederanreicherungs- bzw. der Verarmungsmethode
ist in der
US 5,735,281 sowie
in der
DE 698 35 202
T2 beschrieben. Weiterhin sind aus der
DE 102 33 221 B4 , der
US 5,860,931 sowie der
EP 0 770 352 A1 Ultraschalldiagnosevorrichtungen
zur kontrastmittelgestützten
Perfusionsmessung nach den vorgenannten Methoden bekannt.
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Bei
der Wiederanreicherungsmethode wird eine Schnittbild-Serie generiert,
bei der, während
das Gewebe anfänglich
gesättigt
perfundiert ist, zunächst mit
hoher Schallleistung das Ultraschallkontrastmittel im beobachteten
Objektbereich zerstört
wird (Zerstörungsframe
bzw. -frames) und anschließend
mit geringer Schallleistung und ohne Zerstörung des Kontrastmittels das
erneute Anfluten (Wiederanreicherung) des Kontrastmittels über die
Zeit aufgenommen wird (Bildgebungsframes). Die Dauer der Messung hängt von
der Perfusion des beobachteten Objektbereichs ab und liegt im Bereich
von ca. 20-40 Sekunden. Es entsteht dabei für einen beobachteten Objektbereich
die oben beschriebene Schnittbild-Serie, die mit einer Bildwiederholfrequenz
von beispielsweise 2 Bildern pro Sekunde aufgenommen wird. Für jeden
Bildpunkt dieser Schnittbild-Serie
kann die Intensität über die
Zeit aufgetragen werden, was nachfolgend als Zeitreihe bezeichnet
wird. Die zeitliche Abtastung durch die Bildgebungsframes kann dabei äquidistant
oder nicht-äquidistant
erfolgen. An die so aufgenommenen Zeitreihen werden für jeden
Bildpunkt Modellfunktionen angepasst, aus denen dann Parameter extrahiert
werden können,
die zum Beispiel das Blutvolumen (z.B. Endwert der Zeitreihe) und
die Flussrate (z.B. anfänglicher
Anstieg der Wiederanreicherungskurve) in dem betrachteten Bildpunkt
beschreiben. Bei den Modellfunktionen kann es sich beispielsweise
um Exponentialfunktionen handeln. Andere mathematische Funktionen
sind als Modellfunktionen ebenfalls anwendbar (z.B. Modellfunktionen
mit S-förmigen
Verlauf).
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Bei
der Verarmungsmethode wird eine höhere Ultraschallleistung während der
Aufnahme verwendet als bei der Wiederanreicherungsmethode, wobei
beabsichtigt ist, dass das Kontrastmittel durch die Signalleistung
teilweise zerstört
wird. Es werden keine Zerstörungsframes
vor der eigentlichen Aufnahme erstellt, sondern von einer bestimmten
Kontrastmittelkonzentration beginnend wird durch die Ultraschall-Abbildung
selbst (Bildgebungsframes, die selbst auch Zerstörungsframes sind; Bildwiederholrate:
z.B. 2 Bilder/Sekunde) das Kontrastmittel bei der Aufnahme eines
jeden Schnittbildes der Schnittbild-Serie um einen bestimmten Anteil
zerstört.
Hierdurch wird die Konzentration des Kontrastmittels in dem beobachteten
Objektbereich vermindert. Der auftretende Konzentrationsabfall ist
während
der Aufnahme sichtbar und kann ausgewertet werden, indem auch hier
eine z.B. exponentiell abnehmende Modellkurve an die Zeitreihe angepasst
wird und Parameter extrahiert werden. Auch hierbei ist eine äquidistante
oder nicht-äquidistante
Abtastung durch die Bildgebungsframes möglich.
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Bislang
werden kontrastmittelgestützte
Perfusionsmessungen mit Ultraschall zumeist nur für genau
einen zu beobachtenden Objektbereich in einer Schnittebene in der
oben dargestellten Weise genutzt. Für jede Aufnahme ist dabei ein
bestimmter Zeitbedarf erforderlich, der den gesamten Perfusionsverlauf
in dem beobachteten Objektbereich von seinem Anfang bis zu seinem
Ende umfasst. Während
dieser Zeit wird durch die Bilder einer Schnittbildserie der aktuelle
Perfusionszustand erfasst. Diese Methode erweist sich jedoch im
Rahmen der zunehmend an Bedeutung gewinnenden 3D-Bildgebungstechnik,
der Compound-Technik (tomographische Bildgebung bzw. Spatial Compounding)
bzw. des Panorama-Imaging und Frequency-Compounding als problematisch,
da sie zur Perfusionsmessung die Aufnahme einer Vielzahl von Schnittbild-Serien
von mehreren oder auch (zumindest teilweise) denselben beobachteten
Objektbereichen erfordern. Bei Anwendung der oben beschriebenen
Methodik ist es erforderlich, den Verlauf der Perfusionskurve bei
jeder Schnittbild-Serie von Anfang bis Ende abzuwarten und für jede weitere
Schnittbild-Serie einen neuen Perfusionszyklus einzuleiten. Da die
Aufnahme dieser Schnittbild-Serien aus technischen Gründen nicht
gleichzeitig erfolgen kann, müssen
diese hintereinander erstellt werden. Damit verlängert sich die Untersuchungszeit
proportional zur Anzahl der Einzelschnittbilder in der Schnittbild-Serie.
Dieses führt
zu inakzeptabel langen Untersuchungszeiten.
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Hier
will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur kontrastmittelgestützten Perfusionsmessung mit Ultraschall
bereit zu stellen, bei dem die erforderlichen Untersuchungszeiten
reduziert sind. Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Mit
der Erfindung ist ein Verfahren zur kontrastmittelgestützten Perfusionsmessung
mit Ultraschall geschaffen, bei dem die erforderlichen Untersuchungszeiten
deutlich reduziert sind. Es wurde überraschend herausgefunden,
dass zur Erfassung und Quantifizierung des Perfusionsverlaufs eine
vollständige,
lückenlose
Schnittbild-Serie während
des gesamten Perfusionsverlaufs nicht erforderlich ist. Stattdessen
können
die Zeitreihen für
jeden beobachteten Objektbereich zeitlich geteilt in verschiedenen
Wiederanreicherungsvorgängen
aufgenommen werden.
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Da
der zeitliche Perfusionsverlauf nach charakteristischen mathematischen
Zeitfunktionen erfolgt, genügt
es zur quantitativen Bestimmung der Parameter dieser Zeitfunktionen,
nur bestimmte Teile der Schnittbild-Serie bzw. der Zeitreihen aufzunehmen.
Hierbei ist von Bedeutung, dass für jeden einzelnen zu beobachtenden
Objektbereich die Zeitreihe nicht vollständig vom Anfang bis zum Ende
erfasst wird. Vielmehr wird derselbe zu beobachtenden Objektbereich
zu unterschiedlichen Zeiten und daher mehrfach (mindestens jedoch
zweimal) über
eine gewisse Zeit beobachtet. Alle zusammengehörigen Teile der Schnittbild-Serie
können
nachträglich
zu einer unvollständigen
(lückenhaften)
Zeitreihe zusammengefügt
werden.
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Der
Zeitaufwand für
die Aufnahme aller Schnittbild-Serien von unterschiedlichen oder
mehrfach denselben Objektbereichen kann also durch geschickte zeitliche
Verschachtelung von mehreren Teilaufnahmen der Zeitreihe erheblich
reduziert werden, wobei davon ausgegangen wird, dass ein beobachteter
Objektbereich bei jedem neuen Perfusionszyklus in gleicher Weise
vom Kontrastmittel durchflutet wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung werden zunächst mehrere Schnittbildserien
eines ersten zeitlichen Abschnitts eines Wiederanreicherungsprozesses
erzeugt, wobei vor Erzeugung einer Serie jeweils das Kontrastmittel
in dem betrachteten Objektbereich zerstört wird und in einem zweiten
Zeitabschnitt zunächst
eine Wiederanreicherung aller betrachteten Objektbereiche herbeigeführt wird
und nach Wiederanreicherung nochmals die gleichen Ultraschallaufnahmen
mit identischen Positions- und Bildgebungsparametern erzeugt werden.
Hierdurch ist eine weitere Minimierung des erforderlichen Untersuchungszeitaufwandes
bewirkt. Bevorzugt beginnt der erste zeitliche Abschnitt in der
Anfangsphase des Wideranreicherungsprozesses. Vorzugsweise beginnt
der zweite zeitliche Abschnitt in der Endphase der Sättigung
des Objekts mit Kontrastmittel.
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In
Weiterbildung der Erfindung wird in jeder der jeweils in zwei Zeitabschnitten
erzeugten Schnittbildserien ein anderer Objektbereich aufgenommen. Alternativ
oder ergänzend
werden die jeweils in zwei Zeitabschnitten erzeugten Schnittbildserien
mit jeweils unterschiedlichen Positionen des Schallwandlers und/oder
mit unterschiedlichen Bildgebungsparametern, insbesondere Schallfrequenzen
aufgenommen. Hierdurch sind unterschiedlichste Diagnosemethoden
durchführbar.
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Die
gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur kontrastmittelgestützten Perfusionsmessung
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs
8 gelöst.
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In
Ausgestaltung der Erfindung werden zunächst mehrere Schnittbildserien
eines ersten zeitlichen Abschnitts eines Verarmungsprozesses erzeugt,
wobei vor Erzeugung einer Serie jeweils eine Kontrastmittelsättigung
in dem betrachteten Objektbereich herbeigeführt wird und nachfolgend Ultraschallaufnahmen
mit definierter, konstanter kontrastmittelzerstörender Schallleistung erzeugt
werden und in einem zweiten Zeitabschnitt nach Herbeiführung eines
im Wesentlichen stabilen Verarmungszustandes nochmals die gleichen
Ultraschallaufnahmen mit identischen Positions- und Bildgebungsparametern
erzeugt werden. Hierdurch ist eine weitere Minimierung des Untersuchungszeitraums
bewirkt. Bevorzugt beginnt der erste zeitliche Abschnitt in der Anfangsphase
des Verarmungsprozesses. Vorteilhaft beginnt der zweite zeitliche
Abschnitt in der Endphase der Kontrastmittelverarmung des Objekts.
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Der
Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur kontrastmittelgestützten
Perfusionsmessung bereit zu stellen, welche eine Minimierung der
erforderlichen Untersuchungszeit ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 14 gelöst.
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Mit
der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
kontrastmittelgestützten
Perfusionsmessung geschaffen, die eine Minimierung der erforderlichen
Untersuchungszeit ermöglicht.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist ein programmierbares Abfolgemodul
vorgesehen, welches mit dem Steuermodul verbunden ist und das derart eingerichtet
ist, dass es die Programmierung von Positions-, Kontrastmittelzerstörungs- und
Aufnahmesequenzen ermöglicht,
welche nachfolgend durch das Steuermodul ausführbar sind. Hierdurch ist eine Programmierung
der Vorrichtung zur Durchführung eines
erfindungsgemäßen Verfahrens
im Vorfeld ermöglicht.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist ein Auswertungsmodul vorgesehen,
dass eine Modellierung von Anreichungs- und/oder Verarmungsprozessen ermöglicht und
das derart eingerichtet ist, dass Abbildungen von Zuständen in
Zeitabschnitten, in denen keine Schnittbildserie aufgenommen wurde,
mittels mathematischer Nährungsverfahren
ermittelt werden können.
Hierdurch ist eine direkte Auswertung der erzeugten Schnittbildserien
ermöglicht.
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Andere
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1 die
schematische Darstellung eines Perfusionsprozesses von Kontrastmittel
in einem Gewebe;
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2 die
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Wiederanreicherungsprinzip;
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3 die
schematische Darstellung des Konstrastmittelkonzentrationsabbaus
in einem Gewebe unter Einfluss von Ultraschall mit kontrastmittelzerstörender Schallleistung
und
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4 die
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Verarmungsprinzip.
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Das
als Ausführungsbeispiel
gewählte
Verfahren zur kontrastmittelgestützten
Perfusionsmessung basiert auf dem Wiederanreicherungsprinzip und
wird nachfolgend am Beispiel der dreidimensionalen Ultraschalldiagnostik
erläutert.
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Die
Aufnahme und Auswertung von 3D-Ultraschalldatensätzen (Volumendatensätze) stellt
für die
Ultraschalldiagnostik eine wichtige Erweiterung zur herkömmlichen
Bildgebung dar. Objekte werden hierbei – im Gegensatz zum herkömmlichen
2D-Ultraschall – nicht
nur in einem zweidimensionalen Schnittbild dargestellt. Die dritte
Dimension wird durch eine mechanische Bewegung des Schallwandlers,
beispielsweise senkrecht zur Schnittebene durch Parallelverschiebung
oder durch Schwenken bzw. Kippen oder Drehen des Wandlers in einem
bestimmten Volumenbereich erfasst. Bei Schallwandlern neuerer Generation
kann eine Parallelverschiebung oder das Schwenken von Schnittebenen
elektronisch erfolgen, ohne dass der Wandler selbst mechanisch verfahren
oder verkippt wird, indem unterschiedliche Zeilen bzw. Gruppen von
Wandlerelementen aktiviert werden. Durch diese 3D-Bildgebung können Objekte,
Organe und andere Gewebebereiche in ihrer gesamten Form und Lage
auf pathologische Veränderungen
hin untersucht werden.
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Bei
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zunächst
ein Objektsbereich, der mit Kontrastmittel gesättigt ist, durch einen Schallwandler
mit einer hohen Schallleistung beaufschlagt, so dass das Kontrastmittel
in diesem Bereich vollständig zerstört wird.
Nach Zerstörung
des Kontrastmittels erfolgt die Wiederanreicherung des betrachteten
Objektbereichs mit Kontrastmittel. Diese Wiederanreicherung folgt
im Ausführungsbeispiel
einem exponentiellen Verlauf (vgl. 1). Während eines
ersten Zeitabschnitts des Wiederanreicherungsvorgangs, welcher direkt
nach der Zerstörung
des Kontrastmittels in dem betrachteten Objektbereich beginnt und der
vor der Sättigung
des Objektbereichs mit Kontrastmittel endet, wird eine Schnittbildserie
erzeugt, welche aus in regelmäßigen Zeitabschnitten
erzeugten Ultraschallaufnahmen besteht. Im Ausführungsbeispiel hat der erste
Zeitabschnitt eine Dauer von acht Sekunden; die Ultraschallbilder
werden in einem Abstand von zwei Bildern pro Sekunde aufgenommen.
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Nach
Erzeugung der ersten Schnittbildserie wird sofort (vor Erreichen
einer Kontrastmittelsättigung)
ein zweiter Objektbereich beobachtet und mit hoher Schallleistung
beaufschlagt, so dass das Kontrastmittel in diesem Bereich vollständig zerstört wird. Anschließend wird
wiederum innerhalb der ersten Wiederanreicherungsphase, welche im
Ausführungsbeispiel
wiederum direkt nach Zerstörung
des Kontrastmittels beginnt und nach einer Zeitspanne von acht Sekunden
endet, eine Schnittbildserie von zwei Ultraschallbildern pro Sekunde
erstellt. Anschließend wird
ein dritter Objektbereich beobachtet, in dem wiederum in der zuvor
beschriebenen Art und Weise eine Schnittbildserie erzeugt wird.
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Nachfolgend
erfolgt die Wiederanreicherung mit Kontrastmittel in allen Objektbereichen
bis zur Sättigung,
wonach in umgekehrter Reihenfolge – ohne vorherige Zerstörung des
Kontrastmittels – jeweils
eine Schnittbildserie erzeugt wird. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Zeitabschnitt
dieser jeweils zweiten Wiederanreicherungsphase sechs Sekunden;
die Bildrate der Schnittbildserie beträgt zwei Bilder pro Sekunde.
Die schematische Darstellung des Verfahrens ist in 2 dargestellt.
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Die
Realisierbarkeit dieser Prozedur liegt bei dem Wiederanreicherungsansatz
in der initialen Zerstörung
des Kontrastmittels durch den oder die Zerstörungsframes vor der jeweiligen
Aufnahme mit den Bildgebungsframes begründet, die zu einem definierten
Ausgangszustand (Kontrastmittelkonzentration = Null) zu Beginn der
Zeitreihe führt.
Es ist daher möglich,
schon nach der Messung einer beginnenden Wiederanreicherung über z.B.
10 Sekunden in einem ersten zu beobachtenden Objektbereich einen
zweiten zu beobachtenden Objektbereich anzuvisieren (bzw. denselben
beobachteten Objektbereich von z.B. einem anderen Blickwinkel aus
zu beobachten) und dort die Zerstörungs-Wiederanreicherungs-Kinetik
für erneut
z.B. 10 Sekunden aufzunehmen. Die Endwerte werden dann für alle zu
beobachtenden Objektbereiche nach einmalig abgewarteter vollständiger Wiederanreicherung
mit geringer Schallleistung ohne Zerstörung des Kontrastmittels ermittelt.
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Das
weiterhin als Ausführungsbeispiel
gewählte
Verfahren zur kontrastmittelgestützten
Perfusionsmessung basiert auf dem Verarmungsprinzip und wird nachfolgend
am Beispiel der Ultraschall-Compound-Technik erläutert.
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Bei
der Ultraschall-Compound-Technik („Spartial compounding") wird ein zu beobachtender Objektbereich
in nur einer Querschnittsebene mit einem Ultraschallsystem mehrmals
aus verschiedenen Richtungen bzw. Blickwinkeln aufgenommen. Die
so gewonnenen Datensätze
können
zu einem sogenannten Compound-Bild zusammengesetzt werden. Dies
kann zum einen durch ein elektronisch gesteuertes Schwenken des
Bildbereichs in der Ebene erfolgen, zum anderen kann der Schallwandler
um das zu beobachtende Objekt herumbewegt werden. Hierbei rotiert
der Ultraschallwandler beispielsweise wie das Detektorsystem eines
Computertomographen in einer Ebene auf einer Kreis bahn um das Objekt
und ist dabei zum Rotationszentrum hin ausgerichtet. Der jeweils
beobachtete Objektbereich ist demnach für jeden Blickwinkel (zumindest
teilweise) identisch. Die Qualität
der Ultraschallabbildung einer Querschnittsebene wird durch diese
Aufnahmetechnik wesentlich verbessert. Es können hierdurch in den Ultraschallbildern
die räumliche
Auflösung
und die Kontrastauflösung
verbessert sowie das Rauschen und Artefakte reduziert werden. Erfolg
die Schnittbildgebung über
einen Aspektwinkelbereich von 360°,
so wird dies auch als tomographische Abbildung („Echo-Tomographie") bezeichnet. Bei
dieser Technik ist es – ähnlich wie
bei der 3D-Bildgebung – erforderlich,
Ultraschall-Schnittbilder von mehreren und teilweise auch den gleichen
zu beobachtenden Objektbereichen aufzunehmen und zusammen zu setzen.
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Bei
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zunächst
ein mit Kontrastmittel gesättigter
Objektbereich angefahren und von diesem eine definierte Anzahl von
Ultraschallaufnahmen mit einer definierten, kontrastmittelzerstörenden Schallleistung
erzeugt, wobei verursacht durch die Schallleistung die Kontrastmittelkonzentration
in dem Objektbereich abnimmt. Während
dieses Verarmungsprozesses wird eine Schnittbildserie erzeugt, welche aus
den in regelmäßigen Zeitabschnitten
erzeugten Ultraschallaufnahmen besteht. Im Ausführungsbeispiel hat dieser erste
Zeitabschnitt eine Dauer von sieben Sekunden; die Ultraschallbilder
werden in einem Abstand von zwei Bildern pro Sekunde aufgenommen.
Der Zeitpunkt der Zeugung des letzten Ultraschallbildes der Schnittbildserie
liegt vor dem Erreichen einer vollständigen Kontrastmittelzerstörung in
dem betrachteten Objektbereich.
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Nach
Erzeugung der ersten Schnittbildserie wird – nach erneuter Wiederanreicherung
mit Kontrastmittel – ein
zweiter Objektbereich angefahren und es wird wiederum mit kontrastmittelzerstörender Schallleistung
eine weitere Schnittbildserie erzeugt, wobei der Zeitpunkt der letzten
Ultraschallaufnahme der Schnittbildserie wiederum vor dem Zeitpunkt
des Erreichen einer vollständigen
Kontrastmittelzerstörung
liegt. Im Ausführungsbeispiel
beträgt
die Dauer dieses Zeitabschnitts wieder acht Sekunden, wobei zwei
Bilder pro Sekunde aufgenommen werden. Anschließend wird ein dritter Objektbereich
angefahren, in dem nach erneuter Wiederanreicherung mit Kontrastmittel
in der zuvor beschriebenen Art und Weise eine Schnittbildserie erzeugt
wird.
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Nachfolgend
erfolgt eine Zerstörung
des Kontrastmittels in allen Objektbereichen durch Beaufschlagung
mit hoher Schallleistung, wonach in umgekehrter Reihenfolge ohne
vorherige Wiederanreichung mit höchster
Sendeleistung jeweils eine Schnittbildserie erfolgt wird. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Dauer
dieser jeweils zweiten Schnittbildserie fünf Sekunden; die Bildrate der
Schnittbildrate der Schnittbildserie beträgt zwei Bilder pro Sekunden.
Die schematische Darstellung des Verfahrens ist in 4 dargestellt.
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Die
Realisierbarkeit dieser Prozedur liegt bei dem Verarmungsansatz
darin begründet,
dass auch hier eine Zerstörungs-Wiederanflutungs-Kinetik
bewirkt wird. An dieser Stelle wird allerdings ein definierter Ausgangszustand
dadurch erreicht, dass man die Kontrastmittel-Konzentration zu Beginn
der Zeitreihe jeweils auf ihr Maximum ansteigen lässt. Durch die
Erfindung ist auch hier eine Zeitersparnis bewirkt, da der Konzentrationsabfall
zeitlich nicht vollständig bis
hin zu einem Minimum aufgezeichnet werden muss (sondern nur z.B. über 7 Sekunden
am Anfang und in einem zweiten Scan bei vollständiger Zerstörung des
Kontrastmittels am Ende). Nach der Messung in einem beobachteten
Objektbereich ist dementsprechend weniger Zeit zur Wiederanflutung
nötig als
bei der bekannten, kontinuierlichen Verarmungsmethode.
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In
beiden Ausführungsbeispielen
werden für jeden
betrachteten Objektbereich die beiden erzeugten Schnittbildserien
in der richtigen zeitlichen (lückenhaften)
Zuordnung aneinander gefügt
und zu einer Modellkurve kombiniert, wobei die Zustände in den
Zeitabschnitt, in dem keine Schnittbilder Vorliegen, mittels mathematischer
Näherungsverfahren
ermittelt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist selbstverständlich
nicht auf die vorgenannten Einsatzgebiete beschränkt; vielmehr ist es durchaus
denkbar, dass dieses Verfahren auch mit anderen (beispielsweise
zukünftig
entwickelten) Kontrastmitteln zum Einsatz kommt, deren Konzentration
durch wiederum andere Mechanismen dynamisch beeinflusst werden können.